Теплообменник для отопления для горячей воды

Теплообменник для отопления выступает важнейшей составляющей любого котла. От его работоспособности зависит «жизнь» обогревательного агрегата. Давайте рассмотрим, какой теплообменник для системы отопления позволит обеспечить эффективное функционирование котла и продлить срок его службы.

Что представляют собой агрегаты данной категории?

Пластинчатый теплообменник для отопления – технически сложная система, с помощью которой происходит передача энергии между горячим и холодным теплоносителем. На практике для этого применяются жидкости и пары, реже – газы, твердые основы.

Другими словами, теплообменник для отопления – это устройство, которое не имеет собственного источника тепла, а его функциональность обеспечивается энергией, что поступает от централизованной системы обогрева. То есть котел или печка не относятся к агрегатам данной категории по определению. Однако лежанку либо щит, что отражают тепло дымовых газов от печки, можно считать примерами теплообменника, так как от них происходит нагрев воздуха в помещении.

Эффективность передачи энергии здесь зависит от следующего:

• Температурных различий между средами (наличие существенной разницы вызывает более внушительную передачу энергии).
• Площади соприкосновении отдельных сред с теплообменником.
• Показателей теплопроводности материалов изготовления конструкции.

По сути, теплообменник для горячей воды от отопления может быть представлен любой трубой, которая используется для передачи той или иной рабочей среды, что обладает температурой, отличной от показателей окружающего пространства.

Типы

Одним из определяющих критериев при выборе теплообменника определенного плана выступает не только характер теплоносителя, но также его качества. Если в виде рабочей среды предполагается использование умягченной либо химически очищенной воды, предпочтение лучше отдавать пластинчатым конструкциям паяного типа. То же касается применения теплоносителей, которые не оставляют после себя никаких отложений на стенках конструкции, например спирт, фреон либо этиленгликоль.

Видео: Отказался от отопления и горячей воды.

Когда разговор заходит о масштабных тепловых пунктах, таких как котельные, здесь чаще всего можно увидеть теплообменник для горячей воды от отопления разборного типа. Применение подобных решений можно объяснить наличием низкокачественной рабочей среды, что используется в централизованных сетях обогрева.

Простота конструкции разборных пластинчатых агрегатов способствует их удобному обслуживанию, в частности быстрой разборке при необходимости удаления накипи из внутренних каналов. При этом замена деталей такого теплообменника, будь то фланцы либо задвижки, по силам даже неопытным мастерам.

Видео: Настенные газовые котлы: устройство и принцип работы

Согласно способу передачи энергии, стоит выделить смесительный и поверхностный теплообменник для отопления. Первый функционирует согласно принципу распространения энергии при непосредственном контакте между отдельными носителями тепла. Второй тип передает энергию через пластины без непосредственного контакта рабочих сред.

Если необходимо использовать теплообменник для отопления в качестве элемента для подогрева воды в бассейне либо как охладитель в промышленных установках, применять в этих целях рекомендуется пластинчатые и паяные агрегаты. Подобные конструкции позволяют быстро достигать наиболее эффективного теплообмена между двумя жидкостями.

Материалы

Теплообменник для отопления дома может быть изготовлен из стальных либо чугунных пластин, соединенных методом пайки медным либо никелевым припоем. Конструкции, паяные медью, распространены в централизованных системах обогрева. В то же время системы, элементы которых соединены с использованием никеля, применяются в основном для обеспечения потребностей промышленных сфер и при необходимости работы с химически агрессивными средами.

Чугун

Отдавая предпочтение чугунным теплообменникам стоит обратить внимание на несколько моментов:

1. Достаточно внушительный вес, что обязательно следует учитывать при разработке проекта по обустройству котельной. Что касается внедрения подобных конструкций в систему обогрева частного дома, то последние должны отличаться малым объемом секций, минимальным количеством дымовых каналов, которые применяются для перемещения продуктов сгорания.
2. Чугунные агрегаты отличаются возможностью секционной транспортировки в разобранном виде, что становится удобным при монтаже и последующем обслуживании.
3. Несмотря на увесистость, материал довольно хрупок. Поэтому при перевозке и установке стоит избегать механических воздействий на элементы конструкции. Еще одна опасность – термический шок. При резком помещении в не остывший агрегат внушительного объема холодной рабочей среды, стенки теплообменника могут дать трещину.
4. Чугун поддается как влажной, так и сухой коррозии. Первая образуется в результате воздействия на материал кислотного конденсата. Вторая медленно покрывает поверхности конструкции в виде пленки из ржавчины по мере эксплуатации. Поскольку теплообменники для отопления частного дома из чугуна обладают толстыми стенками, указанные процессы могут растянуться на долгие годы.
5. Подобные системы долго нагреваются, но крайне медленно остывают, что значительно снижает расход топлива и повышает эффективность обогрева помещений.

Сталь

Наличие стального «сердца» не приводит к существенному утяжелению системы. Поэтому водяной теплообменник для отопления, изготовленный из данного материала, часто применяют для обслуживания больших площадей.

Что касается удобства монтажа стальной конструкции, окончательная сборка, в отличие от чугунных агрегатов, происходит в заводских условиях. Цельный моноблок довольно сложно занести в тесное помещение. К тому же заводская сборка несколько осложняет ремонт и обслуживание системы.

Установленный стальной теплообменник в печь для отопления, который получил серьезные повреждения, практически невозможно вернуть обратно к жизни в домашних условиях. Приходится либо прибегать к полному демонтажу системы и отправке на ремонт в промышленный цех, или избавляться от конструкции, выполняя ее замену.

В то же время водяной теплообменник для отопления из стали не боится ни термического шока, ни существенных механических нагрузок. Материал отличается высоким показателем эластичности и поэтому отлично справляется с резкими температурными перепадами. Однако при длительном воздействии сильного холода или тепла на сварных швах могут образовываться мелкие трещины.

Если говорить о способности противостоять коррозии, стальной теплообменник подвержен лишь электрохимическим воздействиям. Особенно быстро при длительном контакте с агрессивными средами ржавчиной разъедаются тонкие стенки. При этом срок службы системы может планомерно снижаться на время от 5 до 15 лет. Исходя их этого, производители нередко покрывают внутренние стенки стальных теплообменников чугуном.

Системы из данного материала практически моментально разогреваются и так же быстро остывают. Несмотря на очевидное удобство при необходимости быстрого отопления помещений, подобное свойство имеет обратную, негативную сторону. Так, эффект усталости металла на отдельных участках конструкции может приводить к появлению мелких повреждений.

Как сделать расчет теплообменника?

Выполнение самостоятельных расчетов выступает одним из наиболее распространенных вопросов от потребителей. На самом деле, справиться с задачей чрезвычайно сложно, поскольку производители теплообменников стараются скрывать секреты собственных разработок от посторонних, в том числе от пользователей.

По вышеуказанной причине становится сложно выяснить реальный расход энергии при передаче тепла. Если данный показатель будет заведомо низким, соответственно, КПД теплообменника окажется недостаточным для удовлетворения существующих потребностей.

Чтобы увеличить производительность системы, нередко приходится устанавливать объемные агрегаты. Впрочем, чтобы снизить количество используемых пластин теплообменника, достаточно воспользоваться специальной расчетной программой, которая имеется у каждого серьезного производителя отопительной техники.

Теплообменники для отопления своими руками

Как собственноручно изготовить эффективную конструкцию, которая будет справляться с функциями теплообмена? Для этого достаточно вернуться к определению, которое характерно для устройств данной категории. Получается, что для сборки простого теплообменника достаточно взять металлическую трубу определенной длины, свернуть ее в кольцо и поместить в емкость, заполненную водой.

Благодаря выводу наружу выхода и входа трубы, можно получить функциональную конструкцию, которая будет либо нагревать, либо охлаждать рабочую жидкость, в зависимости от существующей потребности.

Теплообменник «водяная рубашка»

Помимо системы в виде змеевика, собственноручно можно изготовить теплообменник, известный как «водяная рубашка». Функционируют подобные системы на основе принципа распределения энергии между несколькими герметичными емкостями, помещенными друг в друга.

Теплообмен по данному принципу успешно применяется в малогабаритных котлах на твердом топливе. Несмотря на общую простоту конструкции, недостатком таких систем выступает наличие сравнительно невысокого эксплуатационного давления, на которое рассчитаны данные агрегаты. К тому же изготовлением теплообменников, функционирующих по принципу «водяной рубашки», должен заниматься опытный сварщик. Сконструировать и собрать такую систему из подручных материалов, не имея соответствующих навыков, довольно проблематично.

Теплообменник «трубная доска»

Наверное, наиболее сложным из всех вариантов, доступных для самостоятельного изготовления, выступает система, которую называют «трубная доска». Данное определение закрепилось за самодельными теплообменниками, что содержат основательное количество вальцовочных трубных соединений.

Подобные агрегаты представлены в виде трех герметичных емкостей. Две из них размещаются на противоположных краях конструкции и соединяются металлическими проводниками рабочей среды, что развальцовываются в торцах таких сосудов. Теплообмен выполняется в третьей – средней – части благодаря перемещению жидкой рабочей среды между емкостями по трубам.

В поиске альтернативных решений

Если нет возможностей для самостоятельной сборки теплообменника вышеуказанными способами, можно попытаться отыскать материалы для изготовления будущей системы в собственном чулане либо на свалке. Например, отличным решением для создания устройства в виде змеевика станет старый полотенцесушитель. Подойдет также любой бытовой радиатор, который не имеет протечек.

Что касается применения радиаторов из автомобильных печек, по сути, их можно сразу же использовать в качестве обогревательного элемента, объединив отдельные агрегаты переходниками для увеличения площади обмена тепловой энергией.

Эффективное устройство можно создать на основе старой водонагревательной колонки. В данном случае даже не придется практически ничего переделывать.

В итоге

Как видно, принцип функционирования теплообменников везде примерно одинаков. В зависимости от условий эксплуатации работать такие агрегаты могут как на нагревание, так и на охлаждение рабочей среды: газа, жидкости или твердого вещества.

При выборе заводского решения многое зависит от задач, которые возложены на теплообменник, а в случае самостоятельной сборки – от инженерной фантазии мастера.